CN110267257A - 一种更新usim卡的方法、usim卡及终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用USIM卡应用来更新USIM卡的方法、USIM卡及终端。所述方法包括将更新数据及与更新数据对应的第一验证信息提供到所述USIM卡应用，所述USIM卡应用根据更新数据计算获得第二验证信息，若第二验证信息与第一验证信息相同，则所述USIM卡应用将更新数据修改为符合USIM写入要求的更新数据，所述USIM卡应用使用修改后的更新数据来更新USIM卡。本发明允许终端设备APP直接访问USIM卡，简化了通过终端设备APP来更新USIM卡的过程，提高了USIM卡的兼容性和开放性，同时依然保证了更新数据的合法性，防止了来自于未知源的更新数据到达USIM卡。

Description

一种更新USIM卡的方法、USIM卡及终端

技术领域

本发明涉及一种更新USIM卡的方法，特别是涉及一种使用USIM卡应用来更新USIM卡的方法，以及使用该方法的USIM卡和终端。

技术背景

随着移动互联网技术的快速发展，移动通信从3G一路走来，目前以及开始5G的商用，也改变着我们每一个人的生活。要使用移动网络通信，终端的身份验证就是必不可少的一环。为此用户识别卡(简称SIM卡，SIM是Subscriber Identity Module的缩写)应运而生，其实际上是一张内含大规模集成电路的智能卡片，用来登记用户的重要数据和信息。

在3G时代，由于技术限制，绝大部分应用只能由手机实现，SIM卡上的资源非常有限，仅够实现认证等单一功能。然而随着移动互联网技术的发展和出于安全的考虑，一些涉及用户隐私的信息并不希望被终端获取，同时运营商希望用户识别卡除了做单纯的认证功能以外，还能够实现更多的功能，因此出现了SIM卡的升级产品——USIM卡。

USIM是Universal Subscriber Identity Module(全球用户识别卡)的缩写。全球用户身份模块(USIM)，也叫做升级SIM，是在UMTS(全称为Universal MobileTelecommunication System——通用无线通信***)3G网络的一个构件。除能够支持多应用之外，USIM卡还在安全性方面对算法进行了升级，并增加了卡对网络的认证功能，这种双向认证可以有效防止黑客对卡片的攻击。该技术可以作为GSM网络的另一种高速数据业务载体，它将成为第二代到第三代移动通信SIM卡良好过渡的技术依托，UMTS除支持现有的一些固定和移动业务外，还提供全新的交互式多媒体业务。UMTS使用ITU分配的、用于陆地和卫星无线通信的频带。它可通过移动或固定、公用或专用网络接入，与GSM和IP兼容。同时，USIM卡的电话簿功能更为强大，最多可存入500个电话号码，并且针对每个电话，用户还可以选择是否录入其它信息，如电子邮件、别名、其它号码等。

在一些应用场景中，运营商希望USIM卡可以更新，以延长USIM卡的使用寿命，同时能够维持用户对运营商的粘性。USIM卡的更新可以通过专门的卡片烧写装置完成，这种做法的好处是运营商可以保证烧写到卡片中的代码是安全的，然而这种做法却受到了终端用户的排斥，因为用户必须到指定的地点才能完成更新，且整个过程的效率是及其低下的。

而另一种USIM卡的更新方式就显得相对而言有效的多，这种更新方式借助无接触的数据通信通过空气或OTA接口(over the air)来更新USIM卡。然而一些对用户数据的安全有较高要求的用户会担心更新会带来数据安全性的问题，因为无线的数据传输通常并且有理由引起关于数据安全性和数据盗取的担心。

有技术提出，可以通过终端设备APP来更新USIM卡中的数据，该方法利用设备APP对USIM卡上的USIM卡应用(一种运行在USIM卡上的小程序)的访问权限，将更新数据加载到数据载体中。此时，出于安全性考虑，不允许设备APP直接将更新数据加载到USIM卡中，而是需要通过专门的安全APP来完成更新数据到USIM卡的传输，从而保证没有来自于未知源的更新数据到达USIM卡。这需要专门为更新设计安全的USIM编程接口(API)以及在USIM中设计专门的用于卡数据管理的卡应用。

然而，上述方法导致通过终端设备APP来更新USIM卡的过程过于繁琐，需要借助专门的API及卡应用，这会影响USIM卡的兼容性和开放性。

发明内容

为解决上述的问题，本发明提出了一种使用USIM卡应用来更新USIM卡的方法，在保证USIM卡对更新数据来源的进行有效验证的情况下，允许终端设备APP直接与USIM卡应用进行通信，进而实现通过终端设备APP更新USIM卡中的数据。

本发明提出的一种使用USIM卡应用来更新USIM卡的方法包括：

将更新数据及与更新数据对应的第一验证信息提供到所述USIM卡应用；

所述USIM卡应用根据更新数据计算获得第二验证信息；

若所述第二验证信息与所述第一验证信息相同，则所述USIM卡应用将更新数据修改为符合USIM写入要求的更新数据；

所述USIM卡应用使用修改后的更新数据来更新USIM卡。

本发明还提出了一种USIM卡，

所述USIM卡中包括一微处理器、一程序存储器、一数据存储器及一运行存储器，

所述微处理器被配置用于根据所述程序处理器中的代码在所述运行存储器中运行一USIM卡应用，从所述数据存储器中获取更新数据及与更新数据对应的第一验证信息，在所述USIM卡应用的控制下根据更新数据计算获得第二验证信息，若所述第二验证信息与所述第一验证信息相同，则将更新数据修改为符合USIM写入要求的更新数据，并将修改后的更新数据写入USIM的程序存储器。

本发明还提出了一种终端设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

产生一终端设备APP；

所述终端设备APP建立与USIM卡应用的通信连接；

通过该通信连接将更新数据及与更新数据对应的第一验证信息提供到所述USIM卡应用，其中所述第一验证信息被用于与USIM卡应用根据更新数据计算获得第二验证信息进行比较。

本发明允许终端设备APP直接访问USIM卡，简化了通过终端设备APP来更新USIM卡的过程，提高了USIM卡的兼容性和开放性，同时依然保证了更新数据的合法性，防止了来自于未知源的更新数据到达USIM卡。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图作简单介绍。

图1为本发明提出的USIM卡的软件构架；

图2为本发明提出的USIM卡工作环境示意图；

图3为本发明提出的使用USIM卡应用来更新USIM卡的方法的流程图；

图4为本发明提出的USIM卡硬件结构示意图；

图5为本发明提出的终端设备硬件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，在本发明的USIM卡100的软件构架中，包括底层驱动101、卡操作***102以及至少一个卡应用103，底层驱动101用于完成与用户终端的信息交互，卡操作***102用于为卡应用103提供基础的服务，卡应用103用于实现各种常见的USIM卡应用功能(例如记事本、电话薄、电子支付、应用管理等)。

如图2所示，当USIM卡100进入到用户终端200的工作环境后，USIM卡100中的USIM卡应用103可以通过卡操作***102及底层驱动101与用户终端200中的APP201建立双向通信连接，由此用户终端200中的APP201可以访问USIM卡的卡应用103，并向卡应用103传输数据。这里用户终端200是可以是移动终端(例如具有呼叫功能和数据通信功能的便携式电话装置或智能电话)、具有无线通信功能的数据通信装置(例如个人电脑)等。

接下来，详细描述USIM卡应用103与APP201如何建立双向通信连接。

USIM卡应用103与APP201建立双向通信连接时，APP201通过用户终端中的通讯接口与USIM卡的应用程序编程接口(Application Program Interface，简称API)信号连接；进一步地，在该实施例中，通讯接口，用于APP201调用相应的应用指令，访问USIM的应用程序编程接口；具体包括访问USIM卡100的内部文件、USIM卡100的内部用户识别应用发展工具(SIM TOOL KIT，简称STK)应用运行、以及特殊命令数据等，并将相应的响应数据，返回相应的应用程序APP201进行解析；作为应用程序APP201，只需通过通讯接口的接口协议，与USIM卡100进行业务交互。

进一步地，作为用户终端200，其包含无线通信模块的驱动器，通过命令接口AT，与无线通信模块信号连接。这里，AT即Attention，AT命令集是从移动通讯中终端设备(Terminal Equipment，简称TE)或数据终端设备(Data TerminalEquipment，简称DTE)，向连接ISDN的一种终端设备(Terminal Adapter，简称TA)或数据通信设备(Data CircuitTerminating Equipment，简称DCE)发送相应指令。通过TA或TE，发送AT命令，来控制移动台(MobileStation，简称MS)的功能，与全球移动通讯***(Global System forMobileCommunications，简称GSM)网络进行业务交互。用户可以通过AT命令进行呼叫、短信、电话本、数据业务、补充业务、以及传真等业务的控制。在本发明中，特别地，AT命令被用于使得APP201得以从运营商处通过OTA方式获得USIM卡的更新数据及与更新数据对应的第一验证信息。可选地，更新数据及与更新数据对应的第一验证信息也可以通过其他有线连接、无线连接、甚至于离线下载方式获得，这对于本发明的实施并不带来特殊影响。

通过上述描述，用户终端200可以通过无线通信模块的驱动器的驱动程序，提供的AT命令、以及通讯接口，以提供APP201对USIM卡100的访问、USIM卡100的内部STK应用运行、以及特殊命令数据等。进一步地，USIM卡100，通过通讯接口，与无线通信模块信号连接，这里通讯接口可以要求将无线通信模块接收的APP201发来的数据，转发给USIM卡100，并将USIM卡100的返回数据，反馈至相应的APP201进行处理。由此USIM卡应用103与APP201可以实现双向通信连接。

接下来，结合图3描述本发明提出的使用USIM卡应用来更新USIM卡的方法的具体流程。在步骤S301，将更新数据及与更新数据对应的第一验证信息提供到所述USIM卡应用；在步骤302，所述USIM卡应用根据更新数据计算获得第二验证信息；在步骤303，若所述第二验证信息与所述第一验证信息相同，则所述USIM卡应用将更新数据修改为符合USIM写入要求的更新数据；在步骤304，所述USIM卡应用使用修改后的更新数据来更新USIM卡。

接下来，详细描述USIM卡应用如何根据更新数据计算获得第二验证信息。

USIM卡应用103在获得更新数据后，首先对输入的更新数据进行填位补充，使填充后的数据长度模M后余R，其中M、R均为正整数，R<M。如果数据长度正好模M余R，则需增加M个填充位，也就是说填充的个数为1～M位。其中填充位第一位为1，其余全部为0.

接着USIM卡应用103将填充后的更新数据的长度表示为二进制，如果长度超过2N位，则截取其低2N位；如果长度不足2N位，则在高位补0。将这个2N位的更新数据的长度补在经过填充的更新数据后面，使得最后的更新数据为M位的整数倍。

随后USIM卡应用103创建一个4N位的缓存器，用来保存中间变量和最终结果。该缓存器又可看成是4个N位的寄存器，第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、第四寄存器。

然后定义4个非线性函数，第一非线性函数、第二非线性函数、第三非线性函数、第四非线性函数，对输入的更新数据运算以M位数据段为单位进行处理。对每个数据段都要进行四次的逻辑处理，在四次逻辑处理中分别使用4个不同的非线性函数第一非线性函数、第二非线性函数、第三非线性函数、第四非线性函数。每一次以第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、第四寄存器和当前的M位的块为输入，处理后送入第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、第四寄存器。最终第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、第四寄存器中的数据组合在一起构成根据更新数据计算获得第二验证信息。

在一个具体的实施例中，M为512，R为448，N为32，四个寄存器被初始化为：

第一寄存器：01 23 45 67

第二寄存器：89ab cd ef

第三寄存器：fe dc ba 98

第四寄存器：76 54 32 10。

接下来，详细描述USIM卡应用如何根据第一验证信息与第二验证信息，确定更新数据的合法性。

理论上，可选的非线性函数很多，因此选择不同的四个非线性函数就可以得到不同的第二验证信息。为此不同的运营商可以指定特定的非线性函数以获得特定的第二验证信息，并预先将该四个非线性函数设置在USIM卡100的程序存储器中，并设置为仅允许USIM卡应用103访问。当N足够大时，N位第二验证信息与N位第一验证信息进行比较，足以精确的判断出该更新数据的合法性。

具体地，USIM卡应用103首先从USIM卡100的程序存储器中获取上述四个非线性函数，并使用该四个非线性函数对APP201传输来的更新数据进行运算以获得第二验证信息。随后USIM卡应用103将通过计算获得的第二验证信息与APP201传输来的第一验证信息进行比较，若二者相同，则说明该更新数据的来源合法，可以被更新到USIM卡100中。

接下来，详细描述USIM卡如何对USIM卡数据进行更新。

接着USIM卡应用103对更新数据进行修改，包括加密和按照预定规则从新排列组合以形成符合USIM写入要求的更新数据，随后这些修改后的更新数据被写入USIM卡100的程序存储空间中，并覆盖原有的内容。

接下来，详细描述USIM卡的结构，以进一步明确更新数据是如何被写入到USIM卡100中的。

如图4所示，本发明的USIM卡100的硬件结构400包括一微处理器CPU401、一程序存储器EEPROM402、一数据存储器EEPROM403及一运行存储器RAM404和串行通信单元UART405，这5个模块被胶封在USIM卡铜制接口后与普通IC卡封装方式相同。这5个模块必须集成在一块集成电路中，否则其安全性会受到威胁，因为芯片间的连线可能成为非法存取和盗用USIM卡的重要线索。

在进行USIM卡数据更新时，CPU401被配置用于根据EEPROM402中的代码在RAM404中运行一USIM卡应用，从UART405获取更新数据及与更新数据对应的第一验证信息，并将更新数据及与更新数据对应的第一验证信息保存在EEPROM403中，在USIM卡应用的控制下从EEPROM403中读取更新数据并根据更新数据计算获得第二验证信息，接着从EEPROM403中读取第一验证信息，若第二验证信息与第一验证信息相同，则将更新数据修改为符合USIM写入要求的更新数据，并将修改后的更新数据写入USIM卡的EEPROM402。

接下来，详细描述用户终端200的结构，以进一步明确用户终端中的APP201是如何进行工作的。

如图5所示，本发明的终端设备200的硬件结构500包括存储器501、处理器502及存储在存储器501上并可在处理器502上运行的计算机程序503，处理器501执行计算机程序503时实现以下动作：

运行一终端设备APP；

控制该终端设备APP建立与USIM卡应用的通信连接，具体通信连接的建立方式在前文中已经详细描述，这里不再赘述；

通过该通信连接将更新数据及与更新数据对应的第一验证信息提供到USIM卡应用。

其中，第一验证信息可以通过终端设备APP对更新数据进行计算处理获得，其计算方式与上文所述的USIM卡应用计算第二验证信息的方式相同；也可以通过网络直接从运营商处获得，以减轻终端设备APP的运算压力。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种使用USIM卡应用来更新USIM卡的方法，包括以下步骤：

将更新数据及与更新数据对应的第一验证信息提供到所述USIM卡应用；

所述USIM卡应用根据更新数据计算获得第二验证信息；

若第二验证信息与第一验证信息相同，则所述USIM卡应用将更新数据修改为符合USIM写入要求的更新数据；

所述USIM卡应用使用修改后的更新数据来更新USIM卡。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

在完成所述将更新数据及与更新数据对应的第一验证信息提供到所述USIM卡应用的步骤前，还包括通过AT命令建立所述USIM卡应用与用户终端APP之间的通信连接。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述USIM卡应用根据更新数据计算获得第二验证信息包括，

对输入的所述更新数据进行填位补充，使填充后的数据长度模M后余R，其中M、R均为正整数，R<M；

将所述填充后的更新数据的长度表示为二进制，如果长度超过2N位，则截取其低2N位；如果长度不足2N位，则在高位补0，并将这个2N位的更新数据的长度补在经过填充的更新数据后面，使得最后的更新数据为M位的整数倍；

创建一个4N位的缓存器，用来保存中间变量和最终结果；

对输入的更新数据运算以M位数据段为单位进行处理，每个数据段都要进行四次的逻辑处理，在四次逻辑处理中分别使用4个不同的非线性函数第一非线性函数、第二非线性函数、第三非线性函数、第四非线性函数，其中每一次以所述4N位的缓存器和当前的M位的块为输入，处理后又送入所述4N位的缓存器，最终所述4N位的缓存器中的值作为根据更新数据计算获得的第二验证信息。

4.一种USIM卡，所述USIM卡中包括一微处理器、一程序存储器、一数据存储器及一运行存储器，

所述微处理器被配置为根据所述程序存储器中的代码在所述运行存储器中运行一USIM卡应用，从所述数据存储器中获取更新数据及与更新数据对应的第一验证信息，在所述USIM卡应用的控制下根据更新数据计算获得第二验证信息，若所述第二验证信息与所述第一验证信息相同，则将更新数据修改为符合USIM写入要求的更新数据，并将修改后的更新数据写入USIM卡的程序存储器。

5.如权利要求4所述的USIM卡，其特征在于：

所述USIM卡还包括底层驱动，所述底层驱动用于完成与用户终端的信息交互，包括响应于AT命令，建立所述USIM卡应用与用户终端APP的通信连接。

6.如权利要求4所述的USIM卡，其特征在于：

所述在所述USIM卡应用的控制下根据更新数据计算获得第二验证信息包括，

对输入的所述更新数据进行填位补充，使填充后的数据长度模M后余R，其中M、R均为正整数，R<M；

将所述填充后的更新数据的长度表示为二进制，如果长度超过2N位，则截取其低2N位；如果长度不足2N位，则在高位补0，并将这个2N位的更新数据的长度补在经过填充的更新数据后面，使得最后的更新数据为M位的整数倍；

创建一个4N位的缓存器，用来保存中间变量和最终结果；

对输入的更新数据运算以M位数据段为单位进行处理，每个数据段都要进行四次的逻辑处理，在四次逻辑处理中分别使用4个不同的非线性函数第一非线性函数、第二非线性函数、第三非线性函数、第四非线性函数，其中每一次以所述4N位的缓存器和当前的M位的块为输入，处理后又送入所述4N位的缓存器，最终所述4N位的缓存器中的值作为根据更新数据计算获得的第二验证信息。

7.一种终端设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

运行一终端设备APP；

所述终端设备APP建立与USIM卡应用的通信连接；

通过该通信连接将更新数据及与更新数据对应的第一验证信息提供到所述USIM卡应用，其中所述第一验证信息被用于与USIM卡应用根据更新数据计算获得第二验证信息进行比较。

8.如权利要求7所述的终端设备，其特征在于：

所述第一验证信息由所述终端设备APP通过网络直接从运营商处获得。

9.如权利要求7所述的终端设备，其特征在于：

所述第一验证信息由所述终端设备APP根据所述更新数据计算获得，具体包括，

对输入的所述更新数据进行填位补充，使填充后的数据长度模M后余R，其中M、R均为正整数，R<M；

将所述填充后的更新数据的长度表示为二进制，如果长度超过2N位，则截取其低2N位；如果长度不足2N位，则在高位补0，并将这个2N位的更新数据的长度补在经过填充的更新数据后面，使得最后的更新数据为M位的整数倍；

创建一个4N位的缓存器，用来保存中间变量和最终结果；

对输入的更新数据运算以M位数据段为单位进行处理，每个数据段都要进行四次的逻辑处理，在四次逻辑处理中分别使用4个不同的非线性函数第一非线性函数、第二非线性函数、第三非线性函数、第四非线性函数，其中每一次以所述4N位的缓存器和当前的M位的块为输入，处理后又送入所述4N位的缓存器，最终所述4N位的缓存器中的值作为根据更新数据计算获得的第一验证信息。

10.如权利要求9所述的终端设备，其特征在于：

根据所述更新数据计算获得第一验证信息的计算方法与USIM卡应用根据更新数据计算获得第二验证信息的计算方法相同。